1、過程控制工程試卷四標準答案過程控制工程試卷四標準答案 一、填空題（每小題 1 空，每空 1 分，共 10 分） 一、填空題（每小題 1 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 離散時間控制 2. 變量配對 3. 控制器 4.按提餾段質(zhì)量指標控制 5 滿足特殊工藝需要 6. 準確性 7.比例積分微分控制 8. 串級控制 9. 開環(huán)比值控制 10偏差 二、填空題（每小題 2 分，共 10 分） 二、填空題（每小題 2 分，共 10 分） 1 2 3 4. 5. 三、簡答題（每小題 3 分，共 15 分） 三、簡答題（每小題 3 分，共 15 分） 1. 簡述常用的調(diào)節(jié)閥理想流量特性 線性、快開、等

2、百分比、拋物線（答對一個得 1 分，全答對得 3 分） 2. 簡述解耦控制原理 就是通過解耦器與被控對象組合后的閉環(huán)系統(tǒng)在傳遞函數(shù)矩陣呈現(xiàn)出對角矩陣的形式，此時系統(tǒng)間的耦合關聯(lián)排除，多變量系統(tǒng)演變?yōu)楦飨鄬Κ毩⒌膯巫兞靠刂葡到y(tǒng)。 3. 簡述設計串級控制系統(tǒng)時，副變量的選擇原則 1）將主要擾動或更多的擾動包括在副回路中 2）副對象的滯后不能太大,以保持副回路的快速響應性能 3）將對象中具有顯著非線性或時變特性的一部分歸于副對象中 4）需要流量實現(xiàn)精確跟蹤時,可選流量為副變量 （答對其中 3 條即可） 4. 簡述前饋控制的特點 （1）前饋控制對干擾的克服比反饋及時； （2）前饋控制是開環(huán)控制，無穩(wěn)定

3、性問題； （3）前饋控制需要干擾可測； （4）前饋控制器受對象特性決定的專用控制器。（答對其中 3 條即可） 5簡述均勻控制系統(tǒng)的目的和特點 目的：解決前后工序供求矛盾，達到前后兼顧協(xié)調(diào)操作。（1 分） 特點：1）兩個變量在控制過程中都應該是變化的，且變化是緩慢的。（1 分） 2）前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個變量應保持在所允許的范圍內(nèi)波動。（1 分） 四、 （本題 10 分）如圖所示某工程所用離心式壓縮機，設喘振安全操作線方程為四、 （本題 10 分）如圖所示某工程所用離心式壓縮機，設喘振安全操作線方程為)(1221appbkrp=，其中，其中r、b、ak為有關參數(shù)，試按此方程組成一個可變極限

4、流量防喘振控制系統(tǒng)，畫出該系統(tǒng)的防喘振控制流程圖，并指出在什么條件下打開旁路調(diào)節(jié)閥？ 為有關參數(shù)，試按此方程組成一個可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)，畫出該系統(tǒng)的防喘振控制流程圖，并指出在什么條件下打開旁路調(diào)節(jié)閥？ （8 分） 當)(1221appbkrp時旁路調(diào)節(jié)閥打開。 （2 分） 五、 （本題 10 分）某化學反應過程要求參與反應的 a、b 兩種物料保持 fa:fb4:2.5的比例，兩物料的最大流量，。通過觀察發(fā)現(xiàn) a，b兩物料流量因管線壓力波動而經(jīng)常變化。假設 a 為主物料，b 為從物料。根據(jù)上述情況，要求： 五、 （本題 10 分）某化學反應過程要求參與反應的 a、b 兩種物料保持 fa:

5、fb4:2.5的比例，兩物料的最大流量，。通過觀察發(fā)現(xiàn) a，b兩物料流量因管線壓力波動而經(jīng)常變化。假設 a 為主物料，b 為從物料。根據(jù)上述情況，要求： hmfa/6253max=hmfb/2903max=設計一個比較合適的比值控制系統(tǒng)（畫出流程圖） ； 設計一個比較合適的比值控制系統(tǒng)（畫出流程圖） ； 計算該比值系統(tǒng)的比值系數(shù) k； 計算該比值系統(tǒng)的比值系數(shù) k； k fafb說明該系統(tǒng)的優(yōu)缺點及適用場合。 說明該系統(tǒng)的優(yōu)缺點及適用場合。 （5 分） 工藝流量比值：k= fb:fa2.5:4 儀表的比值系數(shù)：k=k fa max/ fb max=(5/8)*625/290=1.35 （3 分

6、） 優(yōu)點： 比值準確，總量一定；提、降負荷容易。缺點：投資大。 適用于主從物料方波動均較大的場合。 （2 分） 六、 （本題 15 分）如圖所示某石油化工廠的油品儲罐，為使油品不與空氣接觸被氧化變質(zhì)，或引起爆炸危險，需要進行罐頂封氮。其技術要求是：始終保持罐內(nèi)氮氣壓力微正，當罐內(nèi)液位上升時，應停止繼續(xù)補充氮氣，并將壓縮的氮氣適量排出；當罐內(nèi)液位下降時，應停止放出氮氣。試設計罐頂?shù)獨鈮毫Ψ殖炭刂葡到y(tǒng)（畫在題圖上） ，六、 （本題 15 分）如圖所示某石油化工廠的油品儲罐，為使油品不與空氣接觸被氧化變質(zhì)，或引起爆炸危險，需要進行罐頂封氮。其技術要求是：始終保持罐內(nèi)氮氣壓力微正，當罐內(nèi)液位上升時，應

7、停止繼續(xù)補充氮氣，并將壓縮的氮氣適量排出；當罐內(nèi)液位下降時，應停止放出氮氣。試設計罐頂?shù)獨鈮毫Ψ殖炭刂葡到y(tǒng)（畫在題圖上） ， 并回答： 并回答： 選擇兩調(diào)節(jié)閥的氣開氣關屬性；壓力控制器的正反作用； 選擇兩調(diào)節(jié)閥的氣開氣關屬性；壓力控制器的正反作用； 協(xié)調(diào)兩調(diào)節(jié)閥的動作；如何避免兩調(diào)節(jié)閥的頻繁開閉以減少 n2 用量? 協(xié)調(diào)兩調(diào)節(jié)閥的動作；如何避免兩調(diào)節(jié)閥的頻繁開閉以減少 n2 用量? 解： 進 n2 閥：氣開 （2 分） 排 n2 閥：氣關 （2 分） 控制器：反作用 （2 分） （4 分） （3 分） 氣關閥氣開閥“b”“a”100閥開度(%)00.020.0580.10調(diào)節(jié)閥氣動信號（mpa

8、）0.062氣關閥氣開閥pc“b”“a”排 空n2n2 平衡時，應使二閥都關，又當 p 在一定范圍時， 二閥可都不動作，加死區(qū)。 （2 分） 七、 （本題 15 分）如圖所示精餾塔再沸器采用蒸汽進行加熱，進料量為 f，為保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量指標，要求對塔底溫度進行控制，但由于受到前面工序的影響，f 經(jīng)常發(fā)生波動，又不允許對其進行定值控制，在這種情況下，你認為應該采取何種控制方案為好？畫出系統(tǒng)流程圖和方塊圖，并選擇控制閥的開閉形式及控制器正反作用。如果供給的蒸汽流量也經(jīng)常波動，又應采取何種控制方案？畫出系統(tǒng)流程圖和方塊圖。 七、 （本題 15 分）如圖所示精餾塔再沸器采用蒸汽進行加熱，進料量為 f，

9、為保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量指標，要求對塔底溫度進行控制，但由于受到前面工序的影響，f 經(jīng)常發(fā)生波動，又不允許對其進行定值控制，在這種情況下，你認為應該采取何種控制方案為好？畫出系統(tǒng)流程圖和方塊圖，并選擇控制閥的開閉形式及控制器正反作用。如果供給的蒸汽流量也經(jīng)常波動，又應采取何種控制方案？畫出系統(tǒng)流程圖和方塊圖。 解： 采用前饋反饋控制方案，控制閥為氣開閥，溫度控制器為反作用 （3 分） （3 分） dfbfcfctctc （2 分） 溫度控制器 控制閥 塔提餾段 測量變送提餾段溫度 給定值 進料流量 前饋補償 干擾對象 采用前饋串級控制方案（1 分） （3 分） （3 分） dfbfcfctctc 提

10、餾段溫度 溫度控制器 控制閥 蒸汽 流量測量變送 給定值 流量控制器精餾塔 溫度測量變送 前饋補償流量干擾 進料流量 八、(本題 15 分) 下圖為鍋爐設備主要工藝流程圖：其任務是根據(jù)生產(chǎn)負荷的需要，供應一定的壓力或溫度的蒸汽，同時使得鍋爐在安全、經(jīng)濟的條件下運行。試分析： 八、(本題 15 分) 下圖為鍋爐設備主要工藝流程圖：其任務是根據(jù)生產(chǎn)負荷的需要，供應一定的壓力或溫度的蒸汽，同時使得鍋爐在安全、經(jīng)濟的條件下運行。試分析： （1）鍋爐設備需要哪些主要的控制系統(tǒng)，說明各個控制系統(tǒng)的被控變量和操縱變量。 （1）鍋爐設備需要哪些主要的控制系統(tǒng)，說明各個控制系統(tǒng)的被控變量和操縱變量。 （2）為汽包水位設計的一個雙沖量控制系統(tǒng)，畫出其原理圖。 （2）為汽包水位設計的一個雙沖量控制系統(tǒng)，畫出其原理圖。 熱空氣燃料燃料嘴爐膛汽包過熱器減溫器pmd負荷設備調(diào)節(jié)閥過熱蒸汽送負荷設備爐墻省煤器熱空氣送往爐膛給水空氣預熱器冷空氣煙氣(經(jīng)引風機送往煙囪) 答：1）主要控制系統(tǒng)： （1） 鍋爐汽包水位控制（1 分） ：汽包水位作為被控變量，給水流量作為操縱變量。 （2 分）